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高候性钛白粉的三种无机包膜工艺简析

时间:2021-02-19 信息来源:粉体圈

钛白粉是性能最优异的白色颜料,有「白色颜料之王」之称,广泛应用于涂料、油漆、塑料、油墨、化纤、橡胶等工业。但未经外貌处理的钛白粉颜料具有光化学活性,在可见光尤其是在紫外线的照射下,可使周围的有机物爆发降解,易爆发失光、黄变、粉化等现象,因此耐候性成为钛白粉的一项很重要的应用指标。因此,研究二氧化钛外貌处理对提高钛白粉的质量,制备高附加值钛白粉有着重要的意义。 

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为了提高二氧化钛颜料的耐候性,通常对二氧化钛进行无机外貌包膜处理,将二氧化钛与周围的有机物隔离,以提高其耐候性及疏散性。包膜前要将钛白粉颗粒疏散于水中,使待包裹的颗粒抵达最佳疏散状态,且拥有最为合适的粘度,以便在每个颗粒外貌沉淀出完整的膜层,在钛白粉浆料中添加疏散剂可以显著提高钛白粉的疏散效果。 

 

一、高耐候性钛自粉无机包膜工艺概述 

高耐候性钛白粉的制备工艺历程如下:将已破坏至一定细度(45μm筛余物0.15%以下)的金红石钛白粉粗品加入水中,添加如六偏磷酸钠、硅酸钠平疏散剂,并用烧碱调理pH值9~11。将以上浆料用砂磨机研磨,使团聚在一起的钛白粉粒子疏散开来、然后进入包膜设备,将以上浆料加热到一定的温度。在有良好搅拌的条件下,加入包膜剂,调理体系pH值,使包膜剂沉积到钛白粉外貌。并熟化一准时间,完成了钛白粉外貌一层无机包膜。如果要包上几层无机氧化物,则再次调解浆料温度、pH值,加入第二种物质包膜。

 

钛白粉外貌包覆无机氧化物;つず螅渫饷残灾时⒘嘶〉谋涓铮坏哂辛诵峦饷蔡匦裕矣涤行碌奈锢砗突阅。

 

二、高耐候性钛自粉无机包覆工艺历程 

高耐候性钛白粉选用的无机包膜元素主要是铝和硅。其外貌包覆工艺主要可分为如下三种:1、二氧化硅包膜;2、三氧化二铝包膜;3、硅铝复合包膜。下文将对这三种工艺做简单解析。

 

 1、钛白粉外貌包覆二氧化硅膜的工艺 SiO2包覆TiO2工艺简析:在TiO2的浆液中,加入水溶性的硅化合物如Na2SiO3,用酸中和至pH=8~9,使硅以Si(OH)4的形式沉淀在TiO2粒的外貌。 包覆的工艺条件为:硅的加入量一般为钛白粉质量的1%~10%(以SiO2计)。浆液的pH一般为8~11,反应温度为80~100℃,Na2SiO3中碱金属离子浓度0.1~0.3mol/L。通常接纳5h左右的反应时间。

 

 2、钛白粉外貌包覆氧化铝膜的工艺 Al2O3包覆TiO2工艺简析:在TiO2的浆液中,加入可溶性的铝盐[Al2(SO4)3]或[NaAlO2],在均匀搅拌下用碱或酸中和至pH=9~10,使铝在TiO2颗粒外貌以AI(OH)3沉淀析出。 包覆的工艺条件为:先将包膜剂Al2(SO4)3或NaAlO2按TiO2质量的1%~5%(以Al2O3计)配制成含Al2O3为40~100g/L的溶液,然后加入到疏散好的TiO2浆液中,搅拌均匀后,以碱或酸进行中和,碱或酸的浓度一般为10%,中和时间一般控制在1~2h内。当接纳Al2(SO4)3时,为了坚持TiO2的均匀疏散,可同时加碱,坚持pH=8.5~11,最后调至中性,使铝盐完全水解。处理的温度一般控制在50~80℃。

 

 3、硅铝复合包覆的工艺 在无机物处理中,只接纳一种金属水合乳化物或氢氧化物作包覆剂,对TiO2抗粉化性与保光性的提高是有限的。例如,单独接纳铝,其保光性与抗粉化性不如铝、硅配合包膜的好;单独接纳硅,浆液难以过滤,制得的颜料性能不佳,而铝、硅适用可以获得显著的效果。因此,在生产历程中总是应用硅、铝等两种或两种以上的处理剂,即复合包覆与双元包覆。

 

两种包覆包覆方法的区别

复合包覆是指在同一种酸性或碱性条件下,用中和法同时将二种以上包覆剂沉积到TiO2粒子外貌。双元包覆是指在一种条件下沉积一种以上包覆剂,然后在此条件或另一条件下,第二次再沉积一种以上包覆剂。

 

典范的复合包覆历程如下:将含300g/L的TiO2、pH=9~11的水浆液加入处理罐,在良好的搅拌下同时导入酸性和碱性两种液流。酸性液流含(g/L):50MgS04,100TiOSO4,50H2SO4;碱性液流含(g/L):100Na2SiO3,75NaAlO2。加入的配比与速率使浆液始终坚持在pH 6~8之间。 

 

双元包覆是一种常用的要领,前面提到的在碱性条件下沉积致密状SiO2,然后在酸性条件下沉积Al2O3,就是一种典范的双元包覆。较近的一种革新是,首先在碱性条件下(pH=11)沉积SiO2与Al2O3的致密包膜,然后调pH到3左右,进行酸性稳定化处理,时间为15-30min(时间过长如>1h,有可能引起第一次包膜溶解)。今后,使浆液pH回升到5~5.5,用Al2O3进行第双元包膜,这样革新了TiO2的疏散和光学性能。 

 

参考文献 1、高耐候性钛白粉制备工艺研究,中盐湖南株洲化工集团有限公司,史卫华,胡永强,李实裱等著。 2、候性钛白粉制备工艺及水悬浮液pH值控制研究,李蓓,北京化工大学 编 

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